Российские ученые совершили значительный прорыв в области гидродинамической кавитации, разработав математическую модель, которая может революционизировать процессы очистки воды и обработки жидких углеводородов.
Исследователи из Донского государственного технического университета (ДГТУ) создали инновационный инструмент, способный анализировать параметры жидкости для определения оптимальной интенсивности кавитации без необходимости проведения физических экспериментов. Эта информация была предоставлена ТАСС Министерством науки и высшего образования Российской Федерации.
Кавитация представляет собой физический процесс, при котором в жидкости образуются и затем схлопываются пузырьки пара, создавая высокую плотность энергии. Этот феномен широко применяется в промышленности для очистки сточных вод и стерилизации жидкостей без использования химических реагентов, а также для обработки нефтепродуктов.
Денис Куимов, руководитель проекта и начальник управления научных исследований ДГТУ, подчеркнул революционность разработанной модели. По его словам, ранее для оценки эффективности кавитационного устройства требовалось создание физической установки и проведение экспериментов, что существенно затрудняло внедрение технологии в промышленных масштабах. Новая математическая модель полностью устраняет необходимость в таких затратных и времяемких процедурах.
В ходе исследования было проведено более 400 экспериментов, направленных на изучение влияния различных параметров жидкости на интенсивность кавитации. Особое внимание уделялось эффективности обработки сред, схожих по свойствам со сточными водами. Ученые также исследовали, как изменения характеристик обрабатываемого сырья и генератора влияют на условия возникновения и интенсивность кавитации.
Одним из ключевых достижений стала разработка выражения безразмерного числа кавитации. Это позволяет не только создавать новые генераторы гидродинамической кавитации, но и модифицировать существующие устройства, такие как широко используемые трубки Вентури и аппараты с дискретной вторичной частью.
Куимов отметил, что разработанная модель учитывает влияние каждого параметра на интенсивность и агрессивность кавитации. Это открывает широкие возможности для оптимизации существующих генераторов гидродинамической кавитации при разработке технологий обработки жидких многодисперсных сред. Кроме того, модель может быть использована для предотвращения возникновения нежелательной кавитации в трубопроводах, где это явление может иметь разрушительные последствия.
Исследование ДГТУ представляет собой значительный шаг вперед в понимании и применении гидродинамической кавитации. Оно открывает новые горизонты для разработки более эффективных и экологически чистых методов очистки воды и обработки жидких углеводородов. Потенциал применения этой технологии в промышленности огромен, от улучшения качества питьевой воды до оптимизации процессов в нефтехимической отрасли.
